import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

class TreeNode {
     int val;
     TreeNode left;
     TreeNode right;
     TreeNode() {}
     TreeNode(int val) { this.val = val; }
     TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
         this.val = val;
         this.left = left;
         this.right = right;
     }
 }
public class Practice {
//    100. 相同的树
//    给你两棵二叉树的根节点 p 和 q ，编写一个函数来检验这两棵树是否相同。
//    如果两个树在结构上相同，并且节点具有相同的值，则认为它们是相同的。
//    思路 要判断节点4种情况
//    p      q
//    空     有
//    有     空
//    空     空
//    有     有——》看值是否相同

    /**
     * 时间复杂度 O(min(M,N))    M和N分别是节点的个数
     * @param p
     * @param q
     * @return
     */
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
//        各自分别一个为空 一个不为空 （还剩都为空和都不为空）
        if ((p != null && q == null) || (p == null && q != null)) {
            return false;
        }
//        都为空
        if (p == null && q == null) {
            return true;
        }
//        都不为空 看值如果不相同  两个数就不相同
        if (p.val != q.val) {
            return false;
        }
//        此时节点相同 寻找下个节点
        return isSameTree(p.left, q.left) && isSameTree(p.right, q.right);
    }



//    572. 另一棵树的子树
//    给你两棵二叉树 root 和 subRoot 。
//    检验 root 中是否包含和 subRoot 具有相同结构和节点值的子树。如果存在，返回 true ；否则，返回 false 。
//    二叉树 tree 的一棵子树包括 tree 的某个节点和这个节点的所有后代节点。tree 也可以看做它自身的一棵子树。
//    思路：
//    1.先判断 两棵树 是不是两颗相同的输
//    2.如果不是那么分别判断 subRoot是不是root的左子树或者右子树

    /**
     * 时间复杂度O(m*n)    m是root的节点个数  n是subRoot的节点个数
     * @param root
     * @param subRoot
     * @return
     */
    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
//        判断是否有空  其中一个为空的情况  两个都为空在isSameTree()这里面判断
        if (root == null || subRoot == null) {
            return false;
        }//这条件不能忘
        // 不然在运行到 root==null时 isSameTree(root, subRoot)返回值是false 下面条条件语句没进去
//        但是isSubtree(root.left, subRoot)这条语句root.left会发生空指针异常
//        两棵树是否相同
        if (isSameTree(root, subRoot)) {
            return true;
        }
//        subRoot是不是等于root的左子树
        if (isSubtree(root.left, subRoot)) {
            return true;
        }
//        subRoot是不是等于root的右子树
        if (isSubtree(root.right, subRoot)) {
            return true;
        }
        return false;
    }



//    110. 平衡二叉树
//    一个二叉树每个节点 的左右两个子树的高度差的绝对值不超过 1 。
//    思路：
//    1.root|左树的高度-右树的高度| = 1
//    2.root左树是平衡点 右树也是平衡点

    /**
     * @param root
     * @return
     */
//    求二叉树的高度
    public int getHeight(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        int left = getHeight(root.left);
        int right = getHeight(root.right);
        return (left>right)? (left+1) : (right+1);
    }
//    求是否是平衡二叉树
//    时间复杂度为(N^2)   因为每个节点都要算一次高度    所以有没有一种方法可以一边计算高度一边判断平衡 看方法二
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return true;
        }
        int leftHeight = getHeight(root.left);
        int rightHeight = getHeight(root.right);
//        abs是求绝对值
        return Math.abs(leftHeight-rightHeight)<=1 && isBalanced(root.left) && isBalanced(root.right);
    }

//    方法二  可以从getHeight优化  （一边计算高度一边判断平衡）
//    时间复杂度O(N)
    public int getHeight2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        int left = getHeight2(root.left);
        int right = getHeight2(root.right);
        if (left >= 0 && right >= 0 && Math.abs(left - right) <= 1) {
//            这里left和right要大于等于0 因为高度不可能小于0
            return Math.max(left, right) + 1;
        }else {
//            说明不平衡 返回负数
            return -1;
        }
    }
    public boolean isBalanced2(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return true;
        }
        return getHeight2(root) >= 0;
    }





//    101. 对称二叉树
//    给你一个二叉树的根节点 root ， 检查它是否轴对称。
    /**
     * 判断 两棵树是否中轴线对称相同
     * @param p
     * @param q
     * @return
     */
    public boolean isSymmetricSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
        if ((p != null && q == null) || (p == null && q != null)) {
            return false;
        }
        if (p == null && q == null) {
            return true;
        }
        if (p.val != q.val) {
            return false;
        }
        return isSameTree(p.left, q.right) && isSameTree(p.right, q.left);
    }
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return true;
        }
        return isSymmetricSameTree(root.left, root.right);
    }












/*
//      KY11 二叉树遍历
//      编一个程序，读入用户输入的一串先序遍历字符串，根据此字符串建立一个二叉树（以指针方式存储）。
//      例如如下的先序遍历字符串： ABC##DE#G##F### 其中“#”表示的是空格，空格字符代表空树。
//      建立起此二叉树以后，再对二叉树进行中序遍历，输出遍历结果。
    import java.util.*;
    class TreeNode{
        public char val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;
        public TreeNode(char ch) {
            this.val = ch;
        }
    }
    public class Main {
        static int i = 0;
        public static TreeNode createTree(String str) {
            char ch = str.charAt(i);
            TreeNode root = null;
            if (ch != '#') {
                root = new TreeNode(ch);//这里需要创建实例化变量 如果没创建 直接使用root.val=ch
//                会使程序异常退出, 代码可能发生"是否有数组越界等异常"或者"是否有语法错误"
                i++;
                root.left = createTree(str);
                root.right = createTree(str);
            }else {
                i++;
            }
            return root;
        }

        public static void inOder(TreeNode root) {
            if (root == null) return;
            inOder(root.left);
            System.out.print(root.val + " ");
            inOder(root.right);
        }
        public static void main(String[] args) {
            Scanner in = new Scanner(System.in);
            // 注意 hasNext 和 hasNextLine 的区别
            while (in.hasNextLine()) { // 注意 while 处理多个 case
                String str = in.nextLine();
                TreeNode root = createTree(str);
                inOder(root);
            }
        }
    }
 */



//    102. 二叉树的层序遍历  重点是方法二
//    给你二叉树的根节点 root ，返回其节点值的 层序遍历 。 即逐层地，从左到右访问所有节点
//    1.
    public void levelOrder2(TreeNode root) {
        if (root == null) return;
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            System.out.println(cur.val + " ");
            if (cur.left != null){
                queue.offer(cur.left);
            }
            if (cur.right != null) {
                queue.offer(cur.right);
            }
        }
    }

//    2.        OJ上返回值是List<List<Integer>>
//    输入：root = [3,9,20,null,null,15,7]
//    输出：[[3],[9,20],[15,7]]


    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
//        创建一个存放List<Integer>的链表  可以用二维数组去理解 但不能这样说
        List<List<Integer>> lists = new ArrayList<>();
//        如果为空 就放回空列表 不能返回null
        if (root == null) return lists;
//        创建个队列将根节点传入其中
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);

        while (!queue.isEmpty()) {//判断队列是否为空
            int size = queue.size();//记录每层节点的个数
            List<Integer> list = new LinkedList<>();//创建一个新的列表存放 每层节各点的值
            while (size != 0){
                TreeNode cur = queue.poll();//删除队列中的节点
                list.add(cur.val);//将节点的值添加到列表中
//                判断该节点左右孩子是否为空 不为空 存入到列表中
                if (cur.left != null){
                    queue.offer(cur.left);
                }
                if (cur.right != null) {
                    queue.offer(cur.right);
                }
                size--;
            }
            lists.add(list);//可以简单理解为二维存储
        }
        return lists;
    }

//    拓展
//    1.给你一个二叉树 求该二叉树的左视图 或者右视图
//    思路：上题中每层List<Integer> list = new LinkedList<>();的第一个或者最后一个节点
//    2.求二叉树的最大宽度  （有的题可能null也算一个节点宽度）
//    思路：每一层的宽度  取最大值
}
